Dünner geht's nimmer: Eine einzelne Graphenschicht ist nur wenige millionstel Millimeter dick. Foto: dpa

Simples Klebeband verhilft Andre Geim und Konstantin Nowoselov zu weltweitem Ruhm.

Stockholm - Dünner geht nicht, auch nicht stabiler. Die Eigenschaften von Graphen erscheinen unglaublich. Für die Entdeckung dieses Wunderstoffs erhalten die Physiker Andre Geim und Konstantin Nowoselov die höchste Auszeichnung ihres Fachs.

Andre Geim und Konstantin Nowoselov haben möglicherweise die Grundlage für die Technologie der Zukunft gelegt. Die heutigen Computerchips basieren auf Silizium. In den PCs von morgen könnte dank der beiden diesjährigen Physik-Nobelpreisträger ein anderes Element für bislang unerreichte Rechenleistung sorgen: Kohlenstoff. Die Grundlage dafür haben die in der ehemaligen Sowjetunion geborenen Wissenschaftler mit der Herstellung und der Erforschung des nur ein Atom dicken Materials Graphen gelegt.

Das Leben der Menschen verändern

Geim und Nowoselov produzierten gemeinsam mit ihrer Forschergruppe an der Universität von Manchester erstmals den Wunderstoff, der die Technologie der Zukunft möglich macht. Am ehesten lässt sich das zweidimensionale Material aus Kohlenstoffatomen mit einem entrollten Maschendraht vergleichen: Der liegt als einzelne Lage flach auf dem Boden. Die Knotenpunkte des Maschendrahtes entsprechen im Mikrokosmos der Position der Kohlenstoff-Atome. In diesem Vergleich nehmen die einzelnen Drähte die Bindungen zwischen den Atomen ein. Die Maschen sind allesamt sechseckig, gleich groß und exakt symmetrisch.

Die physikalischen Eigenschaften von Graphen sind verblüffend. Es leitet Strom so gut wie Kupfer, ist der beste bekannte Wärmeleiter und 100-mal stabiler als Stahl. Dabei wären mit Graphen gefertigte Strukturen deutlich kleiner, als es auf Siliziumbasis möglich wäre. Das macht Graphen zu einem Material, das in den verschiedensten Anwendungsbereichen neue Horizonte eröffnet. "Wir wissen noch nicht, wofür Graphen wirklich anwendbar ist. Aber es hat das Potenzial, das Leben der Menschen genauso zu verändern, wie es Plastik tat", sagt der 51-jährige Geim.

Dank Klebeband zum Nobelpreis

Die Königlich Schwedische Akademie begründete am Dienstag ihre Wahl der Nobelpreisträger so: "Graphen-Transistoren sind voraussichtlich deutlich schneller als heutige Siliziumtransistoren, was zu deutlich schnelleren Computern führt." Und weil es praktisch durchsichtig und ein guter elektrischer Leiter sei, wäre das Material hervorragend für die Herstellung von durchsichtigen Bildschirmen, Leuchten und vielleicht sogar von Solarzellen geeignet, hieß es.

Über die Mikroelektronik hinaus bietet Graphen zahlreiche weitere Perspektiven. So wird Kunststoff durch die Beimischung von nur einem Prozent Graphen zu einem elektrischen Leiter. Bei einem Mischungsverhältnis von eins zu tausend erhöht sich die Wärmeresistenz des Kunststoffs um 30 Prozent. Außerdem wird das Material deutlich stabiler. So könnten mit Graphen superstarke, zähe und leichte Werkstoffe hergestellt werden, die den Satelliten-, Flugzeug- und Autobau revolutionieren könnten. Es wird aber wohl noch einige Zeit dauern, bevor sich diese Technologie in alltäglichen Produkten wiederfindet.

Dank Klebeband zum Nobelpreis

Das Mittel, das Geim und der 36-jährige Nowoselov für ihre Entdeckung nutzten, ist dagegen sehr alltäglich: Klebeband. Damit gelang es den beiden Physikern, einzelne Graphen-Schichten von Grafit-Blöcken zu lösen. Grafit besteht, vereinfacht gesagt, aus aufeinandergestapelten Graphen-Schichten und steckt als Mine in jedem herkömmlichen Bleistift. Zuvor waren zahlreiche Forscher daran gescheitert, eine einzelne dieser Schichten zu isolieren. Geim und Novoselov übertrugen die am Klebeband anhaftenden Graphen-Schichten auf einen Silizium-Waver, wie er in der Computer-Chip-Herstellung benutzt wird. Darauf konnten sie die nur wenige millionstel Millimeter dicken Kohlestoff-Schichten identifizieren.

Mit dem Nobelpreis für die Entdeckung und Erforschung des dünnsten denkbaren Materials habe er in diesem Jahr nicht gerechnet, sagte Geim. Als das Nobelkomitee aus Stockholm anrief, habe er schon vergessen gehabt, dass es die Zeit der Nobelpreisverleihungen war.

Hat Ihnen der Artikel gefallen? Jetzt teilen: